题目内容
【题目】甲烷是最简单的烃，是一种重要的化工原料。
(1)以甲烷为原料，有两种方法合成甲醇：
方法Ι：①CH4(g)+
O2(g)
CO(g)+2H2(g) △H1=-35.4kJ/mol
②CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g) △H2 =-90.1kJ/mol
方法Ⅱ： ③2CH4(g)＋O2(g)2CH3OH(g) △H3 =______kJ/mol
(2)在密闭容器中充入2molCH4 (g) 和1molO2 (g)，在不同条件下反应：2CH4(g)+O2(g)2CH3OH(g)。实验测得平衡时甲醇的物质的量随温度、压强的变化如图所示。
①P1时升高温度，n(CH3OH)_______________（填“增大”、“减小”或“不变”）；
②E、F、N点对应的化学反应速率由大到小的顺序为____________（用V(E)、V(F)、V(N)表示）；
③下列能提高CH4平衡转化率的措施是_______________（填序号）
a.选择高效催化剂 b.增大
投料比 c.及时分离产物
④若F点n (CH3OH)=1mol，总压强为2.5MPa,则T0时F点用分压强代替浓度表示的平衡常数Kp=_____________________ ；
(3)使用新型催化剂进行反应2CH4(g)+O2 (g)2CH3OH(g)。随温度升高CH3OH的产率如图所示。
①CH3OH的产率在T1至T2时很快增大的原因是______________；
②T2后CH3OH产率降低的原因可能是__________________。
【答案】-251.0 减小 V(N)>V(F)>V(E) c 2MPa- l 温度升高反应速率加快，且在此温度下催化剂活性增强 该反应是放热反应，升高温度，平衡逆向移动，CH3OH产率降低
【解析】
(1)①×2+②×2，整理可得相应的热化学方程式；
(2)①在压强不变时，根据温度对甲醇的物质的量的影响分析；
②根据相同温度时，压强越大，速率越快；相同压强时，温度越高，速率越快分析；
③能提高CH4平衡转化率，就是是平衡正向移动，根据平衡移动原理分析；
④根据物质的量的比等于压强比，计算平衡时各种气体的分压，带入平衡常数表达式可得Kp。
(3)①在T2以前，反应未达到平衡，温度升高，化学反应速率加快；
②该反应的正反应为放热反应，根据温度对平衡移动的影响分析。
(1)根据盖斯定律，将①×2+②×2，整理可得相应的热化学方程式2CH4(g)＋O2(g)
2CH3OH(g) △H3 =-251.0kJ/mol；
(2)①根据图象可知：在压强不变时，升高温度，平衡时甲醇的物质的量减小；
②对于反应2CH4(g)+O2(g)2CH3OH(g)，升高温度，甲醇的平衡物质的量减小，说明升高温度，平衡逆向移动，逆反应为吸热反应，则该反应的正反应为放热反应；在温度为T0时，F点甲醇的物质的量大于E点，说明平衡正向移动，由于该反应的正反应为气体体积减小的反应，增大压强，平衡正向移动，甲醇物质的量增大，所以压强p1>p2，反应速率V(F)>V(E)；F、N两点压强相同，由于温度N>F，升高温度，化学反应速率加快，所以V(N)>V(F)，因此E、F、N三点的速率大小关系为：V(N)>V(F)>V(E)；
③a.催化剂不能使平衡发生移动，因此选择高效催化剂对甲烷的平衡转化率无影响，a错误；
b.增大
投料比，相对于O2的浓度不变，增大甲烷的浓度，平衡正向移动，但平衡移动的趋势是微弱的，总的来说甲烷的转化率降低，b错误；
c.及时分离产物，即降低生成物的浓度，平衡正向移动，甲烷的转化率提高，c正确；
故合理选项是c；
④可逆反应2CH4(g)+O2(g)2CH3OH(g)
n(开始)mol 2 1 0
n(变化)mol 1 0.5 1
n(开始)mol 1 0.5 1
n(总)=1mol+0.5mol+1mol=2.5mol，平衡分压：Kp(CH4)=
=1Mpa；Kp(O2)=
=0.5Mpa；Kp(CH3OH)==1Mpa，所以该反应用平衡分压表示的化学平衡常数Kp=
=2MPa-l；
(3)①根据图象可知：在T2以前，反应未达到平衡，温度升高，化学反应速率加快，更多的反应物变为生成物甲醇，且在此温度下催化剂活性增强，因此甲醇的产率提高；
②该反应的正反应为放热反应，升高温度，化学平衡向吸热的逆反应方向移动，因此甲醇的产率降低。
【题目】氮是地球上含量丰富的一种元素，氮及其化合物在工农业生产、生活中有着重要作用。请回答下列问题：
(1)下图是1 mol NO2和1 mol CO反应生成CO2 和NO过程中的能量变化示意图，请写出NO2 和CO反应的热化学方程式 _______________________________________。
(2)在0.5 L的密闭容器中，一定量的氮气和氢气进行如下化学反应：N2(g)+3H2(g)
2NH3(g) ΔH＜0，其化学平衡常数K与温度T的关系如下表：
T/℃ | 200 | 300 | 400 |
K | K1 | K2 | 0.5 |
请回答下列问题：
①试比较K1、K2的大小，K1_________K2(填”＞”“=“或”＜”)。
②下列各项能作为判断该反应达到化学平衡状态的依据是_________(填序号字母)。
a．容器内N2、H2、NH3的浓度之比为1：3：2 b．3v正(N2)= v逆(H2)
c．容器内压强保持不变 d．混合气体的密度保持不变
③400℃时，反应2NH3(g) N2(g)+3H2(g)的平衡常数K为______。当测得NH3、N2、H2的浓度分别为3 mol L1、2 mol L1、1 mol L1时，则该反应的v正(N2)____v逆(N2)(填”＞”“=“或”＜”)。
(3)在容积为2 L的密闭容器中，充入一定量CO2和H2合成甲醇(CO2(g)＋3H2(g)
CH3OH(g)＋H2O(g) ΔH2＝－58 kJ·mol1)，在其他条件不变时，温度T1、T2对反应的影响图像如图。
①温度为T1时，从反应到平衡，生成甲醇的平均速率为v(CH3OH)＝______mol·L1·min1。
②图示的温度T1______T2(填写“>”、“<”或“=”)。
(4)以甲烷为燃料的新型电池的成本大大低于以氢气为燃料的传统燃料电池，下图是目前研究较多的一类固体氧化物燃料电池的工作原理示意图。
①B电极的反应式为_____________________________________。
②若用该燃料电池作电源，用石墨作电极电解100 mL 1 mol·L1的硫酸铜溶液，当两极收集到的气体体积相等时，理论上消耗甲烷的体积为_________(标准状况)。
【题目】已知常温下部分弱电解质的电离平衡常数如下表：
化学式 | HF | HClO | H2CO3 | NH3·H2O |
电离常数 | 6.8×104 | 4.7×108 | K1=4.3×107 K2=5.6×1011 | Kb=1.7×105 |
(1)常温下，物质的量溶度相同的三种溶液①NaF溶液 ②NaClO溶液 ③Na2CO3溶液，其PH由大到小的顺序是___________(填序号)
(2)25°C时，PH=4的NH4Cl溶液中各离子浓度的大小关系为___________________
(3)NaClO溶液中的电荷守恒关系为_________________
(4)向NaClO溶液中通入少量的CO2，所发生的离子方程式为_________
(5)常温下，0.1mol/L的氨水和0.1mol/L的NH4Cl溶液等体积混合，判断混合溶液的酸碱性____________(填“酸性”“碱性”“中性”)
